成果信息

本项目开展了SOFC关键材料、单电池、电堆设计与组装、系统集成等多方面的研究，取得了丰硕的成果。已获批和申请了发明专利技术13项（美国专利5项），发表了SOFC相关学术论文50余篇，主要研究成果如下： （1）研发了高性能的SOFC电解质和阴极材料，具有特种复合阴极的小面积单电池，750oC的最高功率密度达到1.42 W/cm2； （2）制备了尺寸分别为100×100 mm2，150×150 mm2的单电池。单电池测试功率密度为770 mW/cm2（电流密度1A/cm2），单电池综合性能指标与国际先进技术水平同步，居国内领先地位； （3）研发了高可靠性的陶瓷基高温密封材料，经过上百次的热循环实验，陶瓷基密封材料仍能保证SOFC密封和机械性能的要求； （4）开发了具有我国自主知识产权的新型、廉价SOFC金属连结体合金。这些合金在热膨胀性、机械性能、高温抗氧化性和导电性等方面完全满足SOFC金属连接体材料的应用要求； （5）采用外流腔设计，成功组装了近千瓦的SOFC电堆，电堆功率密度为540 mW/cm2，发电效率（LHV）大于60%（工作电流30A）； （6）构建了完整的2.5 kW级SOFC系统，包括燃烧室和热交换等气体预热系统、气体输配系统、电堆压紧装置、尾气处理系统、安全报警系统以及逆变系统等。 )

背景介绍

]固体氧化物燃料电池通过使用固体陶瓷作为电解质，经燃料 (H2，CO) 和氧气 ( 空气 ) 在 600-1000℃高的温度下发生电化学反应来产生电力。因此，燃料电池中的固体氧化物燃料电池具有最高的发电效率，因此有助于使用高温废气的废热发电厂。 同时，用于开发固体氧化物燃料电池的核心技术是用于制造元件和电池组(stacks) 的工艺技术，其中，元件是配置了包括能够制造单元电池的电极和电解质，电池组在极端环境下具有耐久性和长期稳定性。 目前，在具有多种形状，例如，圆柱形、扁平形、碟形等等的固体氧化物燃料电池中，圆柱形固体氧化物燃料电池在耐久性、启动时间、抗热冲击性和气密性等方面几乎没有负担。 进一步，圆柱形固体氧化物燃料电池的优势在于增加电池的尺寸和具有出色的机械强度，这些显示了最先进的技术发展水平。因此，圆柱形固体氧化物燃料电池被评价为最有可能接近商业化的技术。)

应用前景

固体氧化物燃料电池(SOFC)是通过电化学反应将化石燃料的化学能直接转换成电能发电装置。这种转换方式不包含燃烧过程和机械运动，因此具有高效率、零污染、无噪音等优点，是公认的21世纪的高效绿色能源。与以燃烧为基础的传统发电方式相比，SOFC技术极大地降低了化石燃料的能量损失和对生态环境的破坏。SOFC对燃料选择非常灵活，可以使用天然气、煤气、柴油以及其它碳氢化合物作为燃料来源。SOFC在固定电站、移动电源、交通运输以及军事等领域有着广泛的应用前景。)